专利名称：一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固结构的制作方法
一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管粧锚固结构技术领域
本发明属于桥梁施工领域，具体涉及一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固结构。
背景技术：
随着社会经济的发展，对于便捷交通的需求愈加强烈，建造于各种地质上的桥梁工程也越来越多。以往的栈桥一般都建造在具有较厚覆盖层的江河和湖泊上，在这种地质条件下，通往主体工程的栈桥基础施工一般采用传统的“钓鱼法”进行，即将钢管桩就位后，通过打桩锤插打钢管桩至覆盖层设计标高。但是，有很多江河、湖泊和海洋地质状况为倾斜裸岩面和浅覆盖层倾斜岩面，如采用传统方法施工，由于水流、风浪和风荷载的作用和影响，栈桥基础的稳定和钢管桩底口的锚固无法得到保证，从而影响栈桥的安全性能和主体工程的施工进度。
针对上述无覆盖层陡峭裸岩的地质情况，现有技术常采用水下爆破、人造覆盖层、 导管架、岩面预成孔嵌埋钢管等方案。
水下爆破武广客运专线某重点大桥工程，水中墩位处水深18m，裸岩面倾斜成 35°，采用钻孔平台方案，首先将倾斜的岩面爆破整平，再布置钢护筒，向河床上抛填沙袋埋设护筒，依托近墩处的已有桩来稳定平台，从而形成钻孔桩平台。此方案需水下爆破，清渣工作量大，周期大，造价高，并需既有桩来维持平台的稳定。
人造覆盖层柳州柳江上某大桥工程，水中墩位处水深15m，裸岩面倾斜成15°， 采用钻孔平台方案，先在墩位处抛填3m厚土袋，再插打钢管桩。人造覆盖层方案需在平台范围内抛填大量土袋，工程量大，施工成本高。
导管架上海某海上大桥近岛段工程，桥位海床为浅覆盖层和裸岩，采用导管架栈桥为水中施工通道，采用导管架平台作为水中主墩的钻孔平台，施工时用多根直径I. Irn的钢管在陆上连成导管架，再船运至墩位处，用大1500t吊船吊放安装，此方案需大吨位吊船和工作船，用钢量大，施工周期较长。
岩面预成孔嵌埋钢管浙江某大桥的水中墩施工水深26m，河床无覆盖层，岩面呈 45°倾斜，栈桥、平台施工采用预成孔嵌埋钢护筒固定的施工方案，即在栈桥钢管桩位置用大于管桩直径的冲击钻机预成孔，放入钢管桩后在预成孔内的管桩外浇注水下混凝土，将其直接稳固在岩层中。此方案施工周期较长，需在浮式平台上作业，水位需较稳定，流速不大。
综上所述，以上方案均存在工作量大、施工周期长、成本大等缺点。因此本领域的技术人员急需一种可有效解决钢管桩与陡峭坚硬裸岩河床的连接问题的锚固结构，同时可以达到施工周期短、成本低、安全高效的目的。发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固结构，该锚固结构通过在岸上将所述钢管桩底口切割成与所述河床相吻合的形状，在其内浇筑水下混凝土层，依靠水下混凝土浆体与锚杆、桩底混凝土以及河床基岩的握裹力，以达到解决钢管桩在陡峭坚硬裸岩上的锚固、抗滑稳定问题。
本发明目的实现由以下技术方案完成一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固结构，涉及陡峭裸岩以及钢管桩， 其特征在于所述钢管桩的底部内腔与所述陡峭裸岩之间通过锚杆连接锚定，且三者之间通过浇筑的水下混凝土层固结为一体结构。
所述钢管桩底口形状与所述陡峭裸岩面形状相适配。
所述钢管桩内部的水下混凝土层高度不小于所述锚杆深入所述陡峭裸岩的深度。
所述锚杆在陡峭裸岩面以上的长度不小于其深入陡峭裸岩的长度。
本发明的优点是，采用水下探测技术并通过探测数据在岸上预切割钢管桩底口使其与陡峭裸岩面相吻合，安全快捷，减少深潜水作业量，降低施工风险；同时钢管桩与陡峭裸岩之间的连接采用注浆嵌岩锚杆技术，依靠钢管桩内的混凝土与基岩间通过锚杆传递的抗拔力、桩底混凝土与河床基岩的粘结力，以使钢管桩牢固锚固于陡峭裸岩面上，施工周期短、成本低、安全高效。
图I为本发明中钢管桩沉降于陡峭裸岩面上的示意图；图2为本发明中在钢管桩内浇筑水下混凝土示意图；图3为本发明中延伸入河床基岩的锚孔示意图；图4为本发明中在钢管桩内进行注浆嵌岩锚杆技术的示意图；图5为本发明中设置有扶正器的地质钻机示意图；图6为本发明中钢管桩底部锚固结构的整体示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解如图1-6，图中标记1-10分别为钢管桩I、陡峭裸岩2、水下混凝土层3、锚孔4、锚杆 5、压浆管6、地质钻机7、扶正器8、袋装干拌混凝土 9、水泥浆10。
实施例本实施例具体涉及一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固结构。本实施例将结合黔江特大桥工程为例进行详细说明，工程位于广西黔江，江深水急，河流两侧岸坡地形起伏大，岸坡局部见基岩外露，河床岩面倾斜为25° 60°之间不等，为了方便施工人员进入江中心的桥墩上施工，需要在河流两侧岸坡搭设通往桥墩的栈桥，所述栈桥由锚固于岸坡河床上的钢管桩支撑。
如图6所示本实施例中钢管桩的具体锚固结构，钢管桩I设置于陡峭裸岩2上，在钢管桩底部浇筑有水下混凝土层3，从水下混凝土层3的上表面开设有贯穿至陡峭裸岩2内部的锚孔4，同时在锚孔4内设置有锚杆5，锚杆5通过水泥浆10与陡峭裸岩2内部基岩以及钢管桩I底部的水下混凝土层3锚固为一体。
如图1-6所示，以下为在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固施工的具体步骤①首先在岸上搭设一孔栈桥，然后悬臂拼装贝雷桁架，在所述贝雷桁架前端安装自制的双层导向架。
②在钢管桩I安装之前，将测深仪的探头及导线固定在金属杆上，其探头没于水面下30cm，沿所述已安装好的导向架八等分点，测量陡峭裸岩2的水深，根据测得的各点水深可确定钢管桩I的长度及其底口高差，根据该底口高差在岸上将钢管桩I的底口切割成与陡峭裸岩2相适配的形状；其中所述的水下测深仪具体型号为HD-360便携式测深仪；同时在陡峭裸岩2上安装架设一水下探测仪，该水下探测仪可以将水下岩面情况以影像的方式显示出来，具体用于后续的钢管桩I的水下安装、水下混凝土 3的浇筑工程中，检查钢管桩I的着床情况以及水下混凝土 3烧筑情况,代替了潜水员的作业。
③其后利用所述导向架定位，选择水流平稳、流速低时按照从上游到下游的顺序安装钢管桩I ;根据河床底标高，在钢管桩I上口做好记号，标明方向，以免下水后钢管桩I 方向发生偏转，与陡峭裸岩2不吻合；依靠钢管桩I自身重力，通过履带吊机轻微偏移保证钢管桩I的垂直度；在钢管桩I安装完毕后，通过水下探测仪确认钢管桩I的着床情况，同时将钢管桩I的上口与导向架之间的空隙用铁板锲死，防止钢管桩I在后续的施工中产生晃动。
④派潜水员入水沿钢管桩I的底口外侧50cm处堆码一圈袋装干拌混凝土 9，高度为50 80cm ;采用垂直导管法在钢管桩I内灌注水下C30混凝土，随着混凝土在钢管桩I 内上升，混凝土在内外压差作用下，顺着钢管桩I与陡峭裸岩2之间的缝隙向外流出，填充于袋装干拌混凝土 9之间，形成一个水下小围堰，同时在钢管桩I的底口形成水下混凝土层 3，水下混凝土层3的高度不小于其后锚杆5嵌岩的深度；灌注水下混凝土时，可利用水下探测器对钢管桩I内外混凝土浇筑情况进行监控，出现异常情况或浇筑完成后，及时安排潜水员对桩底情况进行确认检查。
⑤待钢管桩I内水下混凝土层3浇筑强度达到70%后，地质钻机7移至导向架处， 在钢管桩I内钻孔；地质钻机7的钻头在通过钢管桩I底部的水下混凝土层3后，宜慢速钻井，防止钻头跑偏；钻头进入坚硬岩层50cm后，可通过配重，加大钻压，加快钻进速度；在进入基岩时，应取芯检查，确认岩层面的起始点及深度，成孔过程中，当岩层节理裂隙密集、破碎严重时，应先采取压注高强水泥浆使岩体固结，待浆体达到一定强度后重新钻孔，直至锚孔4至设计标高。地质钻机7的钻杆上设置有扶正器8用以确保钻杆在锚孔4内高速回转时保持平稳运转。
⑥在锚杆5上捆绑耐压塑料压浆管6，压浆管6底端距锚杆5底端100mm，以防钻孔回淤埋管，顶端留在栈桥顶；通过地质钻机7的钻杆将锚杆5安放至锚孔4内，随后拆除所述地质钻机7的钻杆。对锚孔4内压水泥浆10，压浆开始时，拌制并储备好水泥浆10，保证压浆过程的连续性，水泥浆10搅拌均匀后，用压浆机从塑料压浆管6中向锚孔4底部压浆。为满足钻孔锚固段裂隙水泥浆10的渗漏和防止顶部水泥浆的水侵，灌注量的大小由现场实验确定。压浆过程中利用水下探测器观察压浆情况，水泥浆10压至钢管桩I内的水下混凝土层3顶面即可。其后进行锚杆5抗拔静载试验。
至此，钢管桩I在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的注浆嵌岩锚固施工全部完成， 依靠水泥浆体与锚杆5、钢管桩I底混凝土、陡峭裸岩2基岩的握裹力，解决了钢管桩I在陡峭坚硬裸岩上的锚固、抗滑稳定问题。
本项目创新的将水下探测辅助技术应用于钢管桩安装，用水下测深仪测量钢管桩位河床高差，在岸上提前切割钢管桩底口代替深潜水(34m)切割；用水下探测器遥控检查代替深潜水检查，减少了高危险、高强度、专业性强的深潜水作业。同时通过采用注浆嵌岩锚杆技术固定钢管桩，其施工工艺简单、周期短、成本低、安全、高效、可靠的解决了钢管桩与陡峭坚硬裸岩河床的连接问题，取得了可观的经济效益。
权利要求
1.一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固结构，涉及陡峭裸岩以及钢管桩，其特征在于所述钢管桩的底部内腔与所述陡峭裸岩之间通过锚杆连接锚定，且三者之间通过浇筑的水下混凝土层固结为一体结构。
2.根据权利要求I所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固结构，其特征在于所述钢管桩底口形状与所述陡峭裸岩面形状相适配。
3.根据权利要求I所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固结构，其特征在于所述钢管桩内部的水下混凝土层高度不小于所述锚杆深入所述陡峭裸岩的深度。
4.根据权利要求I所述的一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固结构，其特征在于所述锚杆在陡峭裸岩面以上的长度不小于其深入陡峭裸岩的长度。
全文摘要
本发明属于桥梁施工领域，具体涉及一种在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钢管桩锚固结构。该锚固结构涉及陡峭裸岩以及钢管桩，所述钢管桩的底部内腔与所述陡峭裸岩之间通过锚杆连接锚定，且三者之间通过浇筑的水下混凝土层固结为一体结构。本发明的优点是，钢管桩与陡峭裸岩之间连接采用注浆嵌岩锚杆技术，依靠水下混凝土浆体与锚杆、桩底混凝土以及河床基岩的握裹力，以使钢管桩牢固锚固于陡峭裸岩面上，施工周期短、成本低、安全高效。
文档编号E02D5/66GK102979089SQ201210536079
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者文献, 刘学明, 孙振华, 赵自静, 郑亚民, 胡洋 申请人:中铁上海工程局第二工程有限公司